高模量沥青混合料改性剂经济效益分析

李军代

（上海浦东路桥建设股份有限公司，上海市 201210）

0 前言

近些年来废旧轮胎、脱硫石膏制硫酸钙晶须已经被研究和应用于道路工程[1-2]，尤其沥青混合料路面，取得了极大的经济与环保效益。课题组前期做了硫酸钙晶须改性沥青混合料性能、沥青硫酸钙晶须中的热力学行为等大量研究工作[3]，并研制出由硫酸钙晶须、废旧轮胎胶粉及地沟油等材料组成的高模量沥青混合料改性剂，不仅较大幅度改善了沥青混合料，还取得了不错的经济效益。为此，本文专门计算与分析了该高模量改性剂在AC-13、SMA-13等沥青混合料中的经济成本，并且与PP、PE制高模量沥青混合料改性的经济成本进行了比较。

1 材料价格与计算

高模量沥青混合料改性剂的直接经济效益分析主要体现在应用过程中取代沥青的节约成本。表1详细列举了目前胶粉、地沟油、硫酸钙晶须、70#基质沥青以及SBS等材料型号及市场均价。根据改性沥青的加工成本，1 t基质沥青加工成SBS改性或复合改性沥青的成本在1 000元左右，因此，由表1可知，SBS改性沥青的市场价格在5 500元/t左右。

表1 材料、型号与市场价格一览表

根据胶粉、地沟油、硫酸钙晶须以及基质沥青比例及市场价格，也可以计算出高模量改性基质沥青及改性SBS改性沥青的价格如下：

（1）改性基质沥青为：5 266元/t；

（2）改性SBS沥青为：5 691.55元/t。

显然，高模量改性基质沥青的价格要比SBS改性沥青价格低，根据前面的研究成果可知，高模量改性剂改性基质沥青就能够完全满足道路性能技术指标要求。

为此，下面将以高模量改性基质沥青与SBS改性沥青为比较对象，进行AC-13和SMA-13两种级配类型的经济成本作分析。

2 高模量改性剂经济成本节省量分析

该课题以1 000 m长、14 m宽、0.04 m厚试验路段为模型，如图1所示，进行AC及SMA经济成本节省量分析。石灰石型AC-13级配混合料密度一般在2 400 kg/m3左右，辉绿岩型SMA-13级配的混合料密度一般分别为2 360 kg/m3，因此计算出长1 000 m、宽14 m、厚0.04 m试验路段模型AC-13以及SMA-13沥青混合料用量分别为1 344 t和 1 321.6 t。

图1 沥青混合料试验路段模型

2.1 AC-13经济成本分析

主要考察、计算并比较分析AC-13级配类型的胶粉改性基质沥青、SBS改性沥青，以及高模量改性剂改性基质沥青混合料的经济成本。参照有关规范中有关高模量改性基质沥青混合料、胶粉改性沥青混合料，以及SBS改性沥青混合料的用油量，分别为5.3%，5.3%，4.8%；采用石灰岩集料。沥青、改性剂的比例及单价见表2所列，此外石灰石的价格为70元/t。

表2 沥青、改性剂的比例与单价一览表

结合表2，按照公式：Y=混合料总量×[集料比例×单价+胶结料比例×(价格+加工费）]，可以分别计算出各种类型胶结料AC-13级配的成本。

2.1.1 胶粉改性

Y=混合料总量×[集料比例×单价+胶结料比例×(沥青比例×单价+胶粉比例×单价+加工费）]=1344×[94.7%×70+5.3%（82%×4500+18%×3100+1000）]=462 919（元）

2.1.2 SBS改性

Y=混合料总量×[集料比例×单价+胶结料比例×（沥青比例×单价+SBS比例×单价+加工费）]=1344×（95.2%×70+4.8%×（96.3%×4500+3.7%×16000+1000）]=471 830（元）

2.1.3 高模量改性

Y=混合料总量×{集料比例×单价+胶结料比例×[沥青比例×单价+改性剂比例×（胶粉比例×单价+地沟油×单价+硫酸钙晶须×单价）+加工费]}=1344×{94.7%×70+5.3%×[82%×4500+0.18%×（75%×3100+12.5%×4000+12.5%×3000）+1000]}=464 201（元）

由上面的计算可知，1 km长AC-13级配路面，高模量改性与胶粉改性沥青混合料的成本相当，而较SBS改性要少近8 000元，且性能优于SBS改性沥青混合料。

2.2 SMA-13经济成本分析

高模量改性SMA-13沥青混合料用油量为6.5%，SBS改性沥青为5.8%，且SBS改性沥青混合料需用0.3%木质素纤维，路用木质素纤维价格在3 500～10 000元/t之间。采用的集料为辉绿岩，市场价在110元/t左右。

2.2.1 SBS改性

Y=混合料总量×[集料比例×单价+胶结料比例×（沥青比例×单价+SBS比例×单价+加工费）+木质素纤维比例×单价]=1321.6×[93.9%×110+5.8%×（96.3%×4500+3.7%×16000+1000）+0.3%×3500]=729 351（元）

2.2.2 高模量改性

Y=混合料总量×{集料比例×单价+胶结料比例×[沥青比例×单价+改性剂比例×（胶粉比例×单价+地沟油×单价+硫酸钙晶须×单价+加工费）]}=1321.6×{93.5%×110+6.5%×[82%×4500+0.18%×（75%×3100+12.5%×4 000+12.5%×3000+1000）]}=517 856（元）

显然，较SBS改性沥青，高模量改性剂改性沥青在SMA级配中的优势更加明显，1km路面能节省逾20万元。

3 PP与PE型高模量外掺剂的经济成本分析

选择与SBS改性相同的级配、用油量及模型，分别计算PE和PP型高模量外掺剂改性沥青混合料的经济成本。外掺剂掺量为混合料的0.3%[4]。

3.1 AC-13

Y=混合料总量×[集料比例×单价+胶结料比例×（沥青比例×单价+SBS比例×单价+加工费）+外掺剂×单价]=1344×[94.9%×70+4.8%×（96.3%×4500+3.7%×16000+1000）+0.3%×12000（或11300）]=519 932（或517 109）（元）

3.2 SMA-13

Y=混合料总量×[集料比例×单价+胶结料比例×（沥青比例×单价+SBS比例×单价+加工费）+木质素纤维比例×单价+外掺剂×单价]=1321.6×[93.6%×110+5.8%（96.3%×4500+3.7%×16000+1000）+0.3%×3500+0.3%×12000(或 11300)]=651 732（或648 429元）

显然，无论AC级配还是SMA级配，PP或PE型高模量外掺剂的经济成本均高于高模量沥青混合料改性剂。

4 总结

通过计算与分析本文介绍的高模量沥青混合料改性剂在不同级配类型沥青混合料中的经济效益成本，以及国内常用型PP或PE高模量外掺剂的经济成本，发现该高模量沥青混合料改性剂对SBS改性、胶粉改性、PP或PE类改性沥青混合料保持着较为明显的经济成本优势。尤其对于常规应用的热拌SBS改性沥青混合料，可以总结为以下两点：

（1）在AC级配中，高模量改性量混合料经济成本与胶粉改性相当，略优于SBS改性沥青混合料；

（2）在SMA级配中，高模量改性沥青混合料无需使用木质素纤维，对需使用木质素纤维的SBS改性沥青混合料保持着较大的经济优势。

[1]白木，周洁.生产胶粉：废旧轮胎回收利用的方向[J].原材料，2003，3（4）：12-16.

[2]赖增成，刘克，杨锡武，杨大田.废旧塑料改性沥青性能研究[J].Journal of Shandong University of Science and Technology-Natural Science，2010，29（5）：73-77.

[3]李军代.硫酸钙晶须在沥青路面应用的系统性研究[J].华东交通大学学报，2013，30（6）：72-77.

[4]刘云全.高模量沥青混凝土应用技术研究[R].沈阳：辽宁省交通科学研究院，2007.